Suralimentation étagée M57TU2TOP

Suralimentation étagée M57TU2TOP

A partir de 09/06, le moteur M57TU2 disposera également de la suralimentation étagée déjà montée sur le moteur M57TUTOP. Les premiers modèles à en être équipés seront les modèles E90/91 et E83.

Description succincte des composants

Groupe compresseur, vue de droite

Groupe compresseur, vue de gauche

Les principaux composants intervenant dans le fonctionnement de la turbosuralimentation bi-étagée sont les suivants :

1 petit turbocompresseur

La taille du turbocompresseur utilisé influe de façon déterminante sur les caractéristiques fonctionnelles du moteur (puissance et comportement de réponse). Du fait des faibles masses que doivent accélérer les gaz d'échappement, un petit turbocompresseur est idéal pour obtenir un bon comportement de réponse. La pression de suralimentation s'établit très rapidement lors de l'actionnement de l'accélérateur. Le moteur réagit de ce fait avec un temps de réponse très court.

1 grand turbocompresseur

Un grand turbocompresseur se comporte de façon différente. Les masses à accélérer lors de l'actionnement de l'accélérateur sont beaucoup plus importantes. Le turbocompresseur et donc le moteur réagissent par conséquent avec une certaine inertie. Pourvu de sections de passage plus importantes, le grand turbocompresseur devient en revanche très intéressant lorsqu'il s'agit de développer un maximum de puissance et donc des pressions de suralimentation et des débits d'air élevés.

Les deux turbocompresseurs sont connectés en série. Les gaz d'échappement entraînent d'abord la petite turbine puis la grande. Du côté air frais, l'air frais est d'abord comprimé par le grand compresseur puis par le petit.

Clapet de régulation de turbine

Le clapet de régulation de turbine assure la répartition du flux de gaz d'échappement entre la petite et la grande turbine. Piloté de manière pneumatique par une capsule à membrane, il est réglable de façon variable. La capsule à dépression est alimentée en dépression par un convertisseur de pression électropneumatique.

Clapet de dérivation de compresseur

Disposé du côté air, le clapet de dérivation de compresseur permet de contourner le petit compresseur. Il est piloté de manière pneumatique par une capsule à membrane. Il est soit complètement ouvert, soit complètement fermé. Une électrovanne d'inversion applique une dépression à la capsule à membrane.

Clapet de décharge (wastegate)

Lorsque la puissance nominale est atteinte, le clapet de décharge s'ouvre afin d'éviter que la pression de suralimentation ne devienne trop importante. Une partie des gaz d'échappement contourne alors la grande turbine. Piloté de manière pneumatique par une capsule à membrane, le clapet de décharge est réglable de façon variable. La capsule à dépression est alimentée en dépression par un convertisseur de pression électropneumatique.

Boîtier électronique DDE

Le pilotage est assuré par une nouvelle électronique DDE perfectionnée. Le boîtier électronique DDE pilote également les actionneurs précités du système de suralimentation étagée.

Fonctionnement du système

Lors de la conception d'un turbocompresseur, il est toujours nécessaire de trouver un compromis entre un bon comportement de réponse à l'accélération et une puissance maximale élevée. Les turbocompresseurs à géométrie variable utilisés par BMW réduisent en partie les inconvénients inhérents à la suralimentation mono-étagée mais ne permettent pas de résoudre entièrement le problème. Complémentaires l'un de l'autre, les deux turbocompresseurs du nouveau système de suralimentation bi-étagée fonctionnent ensemble de façon à obtenir un fonctionnement optimal.

• Fonctionnement à faible charge et à bas régime :
  Les conduits de dérivation du petit compresseur et de la petite turbine sont obturés. Les gaz d'échappement entraînent d'abord la petite turbine puis la grande. Du côté air frais, l'air frais est d'abord comprimé par le grand compresseur puis par le petit.
  
• Fonctionnement à charge moyenne et à moyens régimes :
  Le grand turbocompresseur joue un rôle de plus en plus important à mesure que le régime croît. Le clapet de régulation de turbine répartit le flux de gaz d'échappement entre les deux turbines. La pression de suralimentation est régulée en faisant varier la position du clapet de régulation de turbine.
  
• Fonctionnement à charge élevée et à hauts régimes :
  La petite turbine et le petit compresseur sont contournés en ouvrant entièrement le clapet de dérivation de compresseur et le clapet de régulation de turbine. Le grand turbocompresseur traite alors des masses d'air importantes sans aucune entrave par le petit turbocompresseur. Le grand compresseur réalise seul le travail de compression.
  

Constitution du système de dépression

Répartiteur de dépression, vue de gauche